Question

高纯超微细草酸亚铁可用于合成新型锂电池电极材料，工业上可利用提取钛白粉的副产品绿矾（FeSO₄·7H₂O）通过下列反应制备：

FeSO₄＋2NH₃·H₂O＝Fe(OH)₂↓＋(NH₄)₂SO₄

Fe(OH)₂＋H₂C₂O₄＝FeC₂O₄＋2H₂O

（1）绿矾中含有一定量的TiOSO₄杂质。将绿矾溶于稀硫酸，加入铁粉、搅拌、充分反应并保持一段时间，过滤，可得纯净的FeSO₄溶液。在上述过程中，TiOSO₄能与水反应转化为H₂TiO₃沉淀，写出该反应的化学方程式：    ；加入铁粉的作用有    、    。

（2）由纯净的FeSO₄溶液制取FeC₂O₄时，需在真空环境下进行，原因是    。

FeC₂O₄生成后，为提高产品纯度，还需调节溶液pH＝2，若pH过低，则导致

FeC₂O₄的产率    （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

（3）将含有FeC₂O₄的混合液过滤，将产品先用水洗涤，再用无水乙醇清洗。无水乙醇的作用是    、    。

（4）某研究小组欲从某化工残渣（主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）出发，先制备较纯净的FeSO₄溶液，再合成FeC₂O₄。请补充完整由该化工残渣制备较纯净的FeSO₄溶液的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：向一定量该化工残渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，    ，过滤，得到较纯净的FeSO₄溶液。

 

Answer 1

【答案】

（1）TiOSO₄＋2H₂O＝H₂TiO₃↓＋H₂SO₄（2分）

防止Fe²⁺被氧化、调节溶液pH、除去杂质（合理答案均可）

（2）避免生成的Fe(OH)₂等物质被氧化（合理答案均可）（2分）     偏低（2分）

（3）除去固体表面的杂质、使产品快速干燥、减少产品的损耗等（2分，每答对1点给1分）

（4）向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，（3分）

【解析】

试题分析：（1）溶液中的亚铁离子易被空气中的氧气氧化，所以加入铁粉防止Fe²⁺被氧化；铁粉与溶液中氢离子反应，促进TiO²⁺水解完全沉淀从而除去；（2）在制备过程中反应生成更易被氧化的Fe(OH)₂，在无氧条件下是防止氧气把其氧化为Fe(OH)₃；实验过程中若溶液酸性过强易生成酸式草酸亚铁，导致产率偏低。（3）乙醇具有较强挥发性，沉淀已水洗，再用乙醇洗涤显然是使产品快速干燥，防止在加热或在空气中缓慢干燥发生反应对产品的质量产生影响；（4）制备纯净的FeSO₄溶液需要除去杂质，先加酸溶解过滤除去二氧化硅，再加过量碱除去铝离子，再加硫酸、铁粉等得到纯净的FeSO₄溶液。

考点：考查综合实验中过程的控制、原理及操作有关问题。